DAVINCI vil sende en sonde i meterdiameter for å trosse de høye temperaturene og trykket nær Venus’ overflate for å utforske atmosfæren fra over skyene til nær overflaten av et terreng som kan ha vært et tidligere kontinent. I løpet av sine siste kilometer med fritt fall (kunstnerens inntrykk vist her), vil sonden fange spektakulære bilder og kjemimålinger av den dypeste atmosfæren på Venus for første gang. Kreditt: NASA/GSFC/CI Labs
Planlagt lansering på slutten av 2020-tallet, DAVINCI oppdrag vil undersøke opprinnelsen, evolusjonen og nåværende tilstanden til DAVINCI mission to Venus’ atmosphere that will be designed, fabricated, tested, operated, and analyzed by undergraduate and graduate students as the mission’s Student Collaboration Experiment.
Planned for launch in 2029, the DAVINCI mission (Deep Atmosphere undersøke mange uløste mysterier på planeten. Før romsonden slippes ned i Venus-atmosfæren, vil romfartøyet utføre to forbiflyvninger av planeten, ta målinger av skyer og ultrafiolett absorpsjon på Venus-dagsiden, og ta målinger av varme som kommer fra planetens overflate på nattsiden. To år etter lanseringen vil oppdragets sonde, kalt Descent Sphere, gå inn i Venus-atmosfæren, innta og analysere atmosfæriske gasser og samle bilder når den går ned til overflaten av planeten i Alpha Regio-regionen.
Overflaten til Venus er fullstendig ugjestmild for liv: karrig, tørr, knust under en atmosfære som er omtrent 90 ganger trykket på jorden og stekt av temperaturer som er to ganger varmere enn en ovn. Men var det alltid sånn? Kan Venus en gang ha vært en tvilling av jorden – en beboelig verden med flytende vannhav? Dette er et av mange mysterier knyttet til vår innhyllede søsterverden. 27 år har gått siden NASAs Magellan-oppdrag sist gikk i bane rundt Venus. Det var NASAs siste oppdrag til jordens søsterplanet, og selv om vi har fått betydelig kunnskap om Venus siden den gang, er det fortsatt mange mysterier om planeten som forblir uløste. NASAs DAVINCI-oppdrag (Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging) håper å endre det. Kreditt: NASAs Goddard Space Flight Center
VfOx vil bli montert på utsiden av Descent Sphere, hvor den vil måle oksygenfugacity – partialtrykket til oksygenet – i den dype atmosfæren under Venus’ skyer, inkludert miljøet nær overflaten.
Ved å analysere disse banebrytende VfOx-målingene vil forskerne for første gang søke å identifisere hvilke mineraler som er mest stabile på overflaten av Venus i høylandet og knytte dannelsen av bergarter til deres nylige modifikasjonshistorier. VfOx vil måle mengden oksygen som er tilstede nær overflaten av Venus som et “fingeravtrykk” av stein-atmosfære-reaksjonene som pågår i dag. Balansen mellom hvor mye oksygen som finnes i atmosfæren, sammenlignet med mengden oksygen som fanges opp i bergartene til Venus, vil gi informasjon mot en ny forståelse av overflatemineralene i et fjellområde av Venus (kjent som “tessera”) som har aldri blitt besøkt av et romfartøy.
Disse bildene av en prototype av VfOx-instrumentet på størrelse med skjorteknapper viser disken til selve sensoren. Den har en diameter på i underkant av én centimeter (nesten 0,4 tommer) og vil være plassert på siden av DAVINCI Descent Sphere. Kreditt: Johns Hopkins APL
Å forstå hvor mye oksygen som finnes i Venus atmosfære vil være viktig som forberedelse til å karakterisere Venus-lignende verdener utenfor vårt solsystem med JWST og fremtidige observatorier. Hvor mye oksygen Venus har i sin dypeste atmosfære vil hjelpe forskere som studerer disse avsidesliggende verdenene til å skille mellom oksygen produsert av liv, slik som det som skjer på jorden, fra oksygen produsert utelukkende av abiotiske kjemiske planetariske prosesser, slik som det som skjer på Venus.
Instrumentet vil fungere på samme måte som oksygensensoren i mange bilmotorer, som måler mengden oksygen i drivstoffsystemet i forhold til andre komponenter i drivstoffet. Som alle instrumenter ombord på DAVINCI Descent Sphere, må VfOx tilpasses for å overleve Venus’ ugjestmilde atmosfære. Selv om temperaturene på overflaten av planeten er varme nok til å smelte bly, er temperaturene i forbrenningsbilmotorer enda varmere, så VfOx vil fungere i et relativt kjøligere miljø på Venus. I tillegg vil VfOx bygges av keramikk, et materiale som er motstandsdyktig mot temperaturendringer.
Det motiverende målet for DAVINCIs Student Collaboration Experiment er å utdanne og trene unge forskere og ingeniører i planetarisk vitenskap og ingeniørferdigheter og gi en virkelig applikasjon for disse ferdighetene. “Vi prøver å engasjere og oppmuntre den neste generasjonen av planetariske forskere og ingeniører,” sier Dr. Noam Izenberg, hovedforsker ved Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland, og studentsamarbeidsleder for VfOx på DAVINCI.
Studentene skal bygge VfOx-instrumentet, analysere dataene det returnerer fra Venus, og delta i vitenskapelige aktiviteter med DAVINCI-vitenskapsteamet. Studenter som er involvert vil bli informert av fakultetet ved Johns Hopkins University i Baltimore.
Spenningen ved å være aktivt involvert i et ekte romfartsoppdrag som bachelor kan være et av de beste insentivene for å tiltrekke en mangfoldig gruppe studenter til dette prosjektet. “Vi ønsker å tiltrekke oss flere studenter fra alle bakgrunner, inkludert de mindre gunstigstilte og de mindre representerte,” sier Dr. Izenberg. “Det vil være mange mentorer over hele linja – på misjons- og vitenskapssiden, og ingeniørsiden – der studenter kan finne ikke bare mentorer for yrkene de kanskje ser etter, men også mentorer som ser ut som dem, fordi DAVINCI-teamet i seg selv er ganske bra i sitt eget mangfold.»
Johns Hopkins vil jobbe i samarbeid med Applied Physics Lab for å planlegge og implementere eleveksperimentet. Johns Hopkins vil også jobbe i samarbeid med Maryland Institute College of Arts i Baltimore, som har et ekstremt kunstinstitutt som vil være involvert i et skjæringspunkt mellom vitenskap og kunst. Hopkins Extreme Materials Institute i Baltimore vil hjelpe til med å koordinere dette prosjektet, og Morgan State University i Baltimore er en tiltenkt partner.
NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, er hovedetterforskerinstitusjonen for DAVINCI og vil utføre prosjektledelse og vitenskapelig ledelse for oppdraget, samt prosjektsystemutvikling for å utvikle sondeflygingssystemet. Goddard leder også prosjektets vitenskapelige støtteteam og gir to nøkkelinstrumenter på sonden.